CN203489527U - 一种太阳能辅助地源热泵系统 - Google Patents

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王仙美
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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能辅助地源热泵系统，包括太阳能光伏供电系统和地源热泵系统，光伏供电系统包括顺序连通的太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池组和逆变器，地源热泵系统则包括依次连接形成闭环系统压缩机、冷凝器、节流膨胀阀和蒸发器，以及与蒸发器顺序连接的地热循环水泵和换热管，换热管设置在地表下部，而逆变器的电源输出线与所述的压缩机连通，且太阳能电池板的两级分别与蒸发器和地热循环水泵连通。本实用新型利用太阳能向地源热泵系统提供辅助电能，来充分利用太阳能和地热两种清洁能源，实现了新型能源的综合利用，节约了建筑制冷和供暖成本。

Description

一种太阳能辅助地源热泵系统
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能辅助地源热泵系统，属于新型能源技术领域。
背景技术
伴随着我国经济的快速发展，能源和环境这两大突出的社会问题亦随之而来。我国能源消耗量大，主要以煤炭为主，污染大、利用率低且属于不可再生能源，因此开发新型能源技术是当前的重要任务。
太阳能发电技术, 因为其不消耗矿物燃料、无污染、价格较低、使用安全方便等特点，备受世界各国的重视，日益成为太阳能应用的主要方向。其基本工作原理是：以太阳能电池板接收太阳光并产生电能，将产生的电能储存在蓄电池里，到需要用电时再从蓄电池中取电。太阳能电池板，本身只能发电而不能储存电能，它发出的是直流电，蓄电池进出的也是直流电。对用电负载而言，这时可以直接给直流电器供电，也可经过逆变器将直流电变换为交流电给交流电器供电或直接进入电网。
大地是个巨大的蓄能器，地表5米以下深层土壤常年温度稳定，冬暖夏凉，其温度远高于冬季的大气温度，低于夏季的大气温度。地源热泵系统正是利用土壤常温的特点，借助压缩机系统，完成制冷、供热。在冬季利用热泵吸收土壤中热量向建筑物供暖，在夏季热泵吸收建筑物的热量向土壤中排放，实现对建筑物供冷。地源热泵复合系统由于利用地下的低品位热能，因而大大提高了供热和制冷的效率，降低了系统一次能源的消耗。它是一种高效、节能、冷暖两用、运行灵活且无污染的可再生能源利用技术。
太阳能和地源热泵技术均是节能、环保的绿色能源，受国家政策的支持，但目前国内外将两项技术单独运用的较多，如能将太阳能作为辅助电源为地源热泵供电，对于提高热泵的COP值和降低运行成本具有极为重要的意义，更重要的是太阳能—地源热泵复合系统具有极佳的环保效应。
实用新型内容
为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、实现了新型能源的综合利用，节约了建筑制冷和供暖成本的太阳能辅助地源热泵系统。
为达到上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：
一种太阳能辅助地源热泵系统，其特征在于，包括太阳能光伏供电系统和地源热泵系统，所述的光伏供电系统包括顺序连通的太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池组和逆变器，而所述的地源热泵系统则包括压缩机、冷凝器、节流膨胀阀、蒸发器、地热循环水泵和换热管，所述的压缩机、冷凝器、节流膨胀阀、蒸发器依次连接形成闭环系统，同时，所述的蒸发器与地热循环水泵和换热管顺序连接，所述的换热管设置在地表下部，而所述的逆变器的电源输出线与所述的压缩机连通，所述的太阳能电池板的两级分别与蒸发器和地热循环水泵连通。
进一步，所述的逆变器的电源输出线同时与交流电供照明系统连通。
且，所述的冷凝器还连接有空调末端。
而所述换热管为石墨粉添加剂聚乙烯管。
本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将太阳能和地源热泵结合，充分利用自然能，尤其是应用到空调领域，不仅代表着节能型中央空调的发展趋势，而且符合国家的能源发展政策，缓解中国对煤炭和石油的依赖程度，从而达到能源资源多元化的目的，研究并推广运用这种“绿色技术”，是中国经济发展、能源开发利用的需要。 
附图说明
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行具体的介绍。
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
如图1所示：一种太阳能辅助地源热泵系统，包括太阳能光伏供电系统和地源热泵系统，所述的光伏供电系统包括顺序连通的太阳能电池板1、光伏控制器、蓄电池组2和逆变器3，而所述的地源热泵系统则包括压缩机5、冷凝器6、节流膨胀阀7、蒸发器8、地热循环水泵9和换热管10，所述的压缩机5、冷凝器6、节流膨胀阀7、蒸发器8依次连接形成闭环系统，同时，所述的蒸发器8与地热循环水泵9和换热管10顺序连接，所述的换热管10设置在地表下部，且换热管10为石墨粉添加剂聚乙烯（PE）管，而所述的逆变器3的电源输出线与所述的压缩机5连通，所述的太阳能电池板1的两级分别与蒸发器8和地热循环水泵9连通。
在本实施例中，所述的逆变器3的电源输出线同时与交流电供照明系统4连通，且所述的冷凝器6还连接有空调末端11。
本实用新型的工作过程为：太阳能电池板1发电系统经太阳照射后发生光伏效应，产生直流电储存在蓄电池组2中，通过逆变器3将产生的直流电转化为交流电供照明系统4和地源热榜系统的压缩机5使用，可以在市电和太阳能供电之间互相切换。
本实用新型采用太阳能光伏发电系统为地源热泵系统及照明系统供电，可以在市电和太阳能之间相互切换，使得电力能源短缺的状况能够得到有效缓解。系统通过蓄电池的光电转换可以形成电流输出，光伏发电系统是直流系统，而水泵及风机等都为交流负载，因此需要使用逆变器将光伏发电系统产生的直流电转换成负载所需要的交流电。其输出的电能经过逆变器转化成负载所需要的交流电，该交流电驱动压缩机、水泵等设备，使制冷剂在地下换热管路中循环，将热量释放到土壤中（或从土壤中吸收热量），从而实现了对太阳辐照的光伏利用和地热的综合应用。
其中，光照强时，太阳能电池的低压直流电一方面直接提供给直流升压电路，另一方面通过充电器给蓄电池充电储能。光照弱时，太阳能电池输出功率不能满足负载的用电需求，这时，作为储能装置的蓄电池就为直流升压电路提供低压直流电，保证了独立光伏发电系统运行的连续性和稳定性。直流升压电路把低压直流电升高到高压直流电，通过逆变器逆变，可以得到交流电。输出的交流电压和电流通过检测电路反馈给控制器，控制器实现对光伏系统的闭环控制。
夏季工况条件下，地源热泵系统额定供回水温度分别为 7℃和 12℃，这与一般空调器的额定工况相一致，空调器的选择计算与其他形式的空调系统一致。冬季工况条件下，热泵空调系统在额定条件下(室外空气 8℃)，地源热泵系统的额定供回水温度一般分别在 47℃、42℃，而当室外温度较低时，热泵空调系统的供水温度一般维持在 39 ~40℃。
按照上述实施例进行了说明，应当理解，上述实施例不以任何形式限定本实用新型，凡采用等同替换或等效变换方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (3)

1.一种太阳能辅助地源热泵系统，其特征在于，包括太阳能光伏供电系统和地源热泵系统，所述的光伏供电系统包括顺序连通的太阳能电池板、光伏控制器、蓄电池组和逆变器，而所述的地源热泵系统则包括压缩机、冷凝器、节流膨胀阀、蒸发器、地热循环水泵和换热管，所述的压缩机、冷凝器、节流膨胀阀、蒸发器依次连接形成闭环系统，同时，所述的蒸发器与地热循环水泵和换热管顺序连接，所述的换热管设置在地表下部，而所述的逆变器的电源输出线与所述的压缩机连通，所述的太阳能电池板的两级分别与蒸发器和地热循环水泵连通。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助地源热泵系统，其特征在于，所述的逆变器的电源输出线同时与交流电供照明系统连通。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能辅助地源热泵系统，其特征在于，所述的冷凝器还连接有空调末端。
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